(57)【要約】【課題】製造効率を向上させ、製造コストを低減する。【解決手段】被穿孔物Ｗに対向配置したノズル４より砥粒を噴射して、該砥粒を被穿孔物Ｗの局部に衝突させることによって、被穿孔物Ｗの局部に壊食（エロージョン損傷）を発生させ、前記ノズル４を徐々に前進させて、該ノズル４と砥粒衝突部との間隔を一定に維持したまま徐々に彫り進め、壊食を深さ方向に選択的に進行させて穿孔する。【選択図】図１
2005177963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被穿孔物に対向配置したノズルより砥粒を噴射して、該砥粒を被穿孔物の局部に衝突さ
せると共に、前記ノズルを徐々に前進させて、該ノズルと砥粒衝突部との間隔を一定に維
持したまま徐々に彫り進める様にしたことを特徴とする穿孔方法。
【請求項２】
原料粉体を成形して仮焼し、該仮焼体に対向配置したノズルより砥粒を噴射して、該砥
粒を仮焼体の局部に衝突させると共に、前記ノズルを徐々に前進させて、該ノズルと砥粒
衝突部との間隔を一定に維持したまま徐々に彫り進めて穿孔し、得られた穿孔体を本焼す
る様にしたことを特徴とする穿孔方法。
【請求項３】
砥粒を原料粉体と同組成のものにする様にしたことを特徴とする請求項２記載の穿孔方
法。
【請求項４】
ノズルを被穿孔物の下面に対向させる様にしたことを特徴とする請求項１、２又は３記
載の穿孔方法。
【請求項５】
テーブルの天板に縦孔を貫設し、該縦孔にノズルを先端上向きに挿通し、ノズルの後部
に砥粒の高圧送出装置と、ノズルの昇降装置を接続したことを特徴とする穿孔装置。
【請求項６】
天板に横孔を穿設し、該横孔の先端を縦孔に連続させ、横孔後端に吸引装置を接続した
ことを特徴とする請求項５記載の穿孔装置。
【請求項７】
縦孔の下部に、ノズル挿通孔を有するシーリング部材を設けたことを特徴とする請求項
５又は６記載の穿孔装置。
【請求項８】
ノズルを螺旋状に形成し、該ノズルを螺旋の中心軸で回転自在と成したことを特徴とす
る請求項５、６又は７記載の穿孔装置。
【請求項９】
砥粒噴射によりノズルにかかる反力を検出する反力測定装置と、該反力測定装置からの
信号を解析して、ノズルにかかる反力を所定の値に維持する様にノズルの昇降速度を調節
する昇降速度制御装置を備えたことを特徴とする請求項５、６、７又は８記載の穿孔装置
。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硬質脆性素材に孔を穿つ方法に関し、特に超硬合金、サーメット、セラミッ
クス等の焼結体に孔を設ける方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、硬質脆性素材の内、超硬合金、サーメット、セラミックス等の焼結体に穿孔加工
を施す場合は、原料粉体を成形して仮焼し、得られた仮焼体に穿孔加工を施し、これを本
焼して有孔製品を製造していた。
【０００３】
研究開発段階や出願段階で先行技術調査を行っておらず、記載すべき先行技術文献を知
りません。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上記加工には、ダイヤモンド、ダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）等の硬質素材
で被覆した特殊なドリルを必要とし、かかるドリルは高価であるため、工具にかかるコス
トは嵩み、更に超硬合金等は原料粉体そのものが元来硬く、このためいくら仮焼体といえ
どもドリルの消耗はとても激しく、また加工に多くの時間を要し、これら不具合が製造コ
ストを押し上げ製品価格の高騰を招いていた。
又、ドリル等の工具による加工は、摩擦軽減のため、工具と仮焼体との接触部に注油を
せねばならず、切り屑が混入した油の廃棄による環境負荷が大きなことから、製造方法の
改善が望まれた。
又、ドリルによる穿孔では、直線状の孔しか空けられず、例えば冷却媒体の流通孔を有
する特殊部材の場合、流通孔を多数あけたり、穿孔方向を変えて流通孔を交差させる等の
工夫を要し、手間と時間がかかり製造効率の低下により、更にコスト高となった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記従来技術に基づく、有孔硬質脆性品の製造効率を向上させ、製造コスト
を低減せねばならない課題に鑑み、被穿孔物に対向配置したノズルより砥粒を噴射し、砥
粒を被穿孔物の局部に衝突させることによって、被穿孔物の局部に壊食（エロージョン損
傷）を発生させ、前記ノズルを徐々に前進させて、該ノズルと砥粒衝突部との間隔を一定
に維持したまま徐々に彫り進め、壊食を深さ方向に選択的に進行させる様にして、上記課
題を解決する。
【発明の効果】
【０００６】
要するに本発明は、被穿孔物に対向配置したノズルより砥粒を噴射して、該砥粒を被穿
孔物の局部に衝突させると共に、前記ノズルを徐々に前進させて、該ノズルと砥粒衝突部
との間隔を一定に維持する様にしたので、局部に砥粒を細く指向させて、アスペクト比の
大きな孔を穿つことが出来る。
従って、硬質脆性素材への穿設加工を容易化出来るだけでなく、ドリル等の工具を使用
しないため、廃油による環境破壊もなく、また加工の手間と時間を削減し、製造効率を向
上させて、製造コストの低減を図ることが出来る。
【０００７】
原料粉体を成形して仮焼し、該仮焼体に原料粉体と同組成の砥粒を噴射、衝突させる様
にしたので、衝突させた砥粒や壊食屑を回収して、原料粉体に還元することにより、廃棄
物発生を抑止できるだけでなく、原料コストの削減を図ることが出来る。
【０００８】
ノズルを被穿孔物の下面に対向させる様にしたので、衝突後の砥粒や壊食屑は落下して
加工途中の凹孔内に溜まらないため、壊食屑等に砥粒衝突を阻害されることがなく、局部
に衝撃を与え続けて、効率良く壊食を進行させることが出来る。
【０００９】
テーブルの天板に縦孔を貫設し、該縦孔にノズルを先端上向きに挿通したので、縦孔を
覆うようにして天板上に被穿孔物を載置するだけで、ノズル先端部を被穿孔物の下面に対
向させることが出来る。
又、ノズルの後端に砥粒の高圧送出装置を接続したので、被穿孔物の下面に砥粒を衝突
させて、被穿孔物の下面の局部に壊食を発生させることが出来、ノズルの昇降装置を接続
したので、ノズルを前進（上昇）させて、徐々に窪んでいく砥粒衝突部との間隔を一定に
維持して、壊食の進行方向を深さ方向に指向させることが出来る。
【００１０】
天板に横孔を穿設し、該横孔の先端を縦孔に連続させ、横孔後端に吸引装置を接続した
ので、被穿孔物に衝突した後の砥粒や被穿孔物の壊食屑を横孔から吸引除去し、壊食屑の
飛散を防止して、穿設作業を容易化することが出来る。
【００１１】
縦孔の下部に、ノズル挿通孔を有するシーリング部材を設けたので、砥粒や被穿孔物の
壊食屑は縦孔下方に漏出せず、横孔から残らず回収して、作業環境を清浄に保つことが出
来る。
又、シーリング部材がガイドとなって、ノズルを保持するため、ノズル先端の位置が安
定し、精密な穿孔加工を行うことができる。
【００１２】
ノズルを螺旋状に形成し、該ノズルを螺旋の中心軸で回転自在と成したので、ノズルを
回転させながら徐々に上昇させれば、被穿孔物に螺旋形状の孔を穿つことが出来、冷却媒
体の流通孔を容易且つ短時間に加工することが出来る。
【００１３】
砥粒噴射によりノズルにかかる反力を検出する反力測定装置と、該反力測定装置からの
信号を解析して、ノズルにかかる反力を所定の値に維持する様にノズルの昇降速度を調節
する昇降速度制御装置を備えたので、ノズルにかかる反力を所定の値に維持することで、
ノズルと砥粒衝突部との間隔を一定に維持することが出来、また上記所定値を適宜設定す
ることで、様々な硬さの被穿孔物に対応して最も具合良く穿孔可能な距離にノズルと砥粒
衝突部との間隔を調節することが出来る等その実用的効果甚だ大である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明に係る穿孔装置の概略図である。
図１に示す様に、本発明の穿孔装置は、基本的にはテーブル１の天板２に縦孔３を貫設
し、該縦孔３にノズル４を先端上向きにして挿通し、ノズル４の後部には砥粒の高圧送出
装置５と、ノズル４をテーブル１の天板２上に出没昇降自在と成す昇降装置６を接続して
いる。
又、天板２に横孔７を穿設し、その先端を縦孔３に連続させ、後端には吸引装置８を接
続している。
【００１５】
次に、本発明の穿孔方法、並びに穿孔装置の作用について説明する。
先ず、縦孔３の開口部を覆うようにして天板２上に被穿孔物Ｗを載置し、被穿孔物Ｗの
下面にノズル４の先端を対向させる。
次に、ノズル４を上昇させ、被穿孔物Ｗの下面より所定間隔ｄ（例えば、０．２〜２ｍ
ｍ程度）離れた位置にノズル４の先端を配置した後、ノズル４より砥粒を高圧キャリアガ
スで高速噴射して、被穿孔物Ｗ下面の局部に衝突させる。
すると、砥粒が衝突することによる衝撃、即ち機械的な破壊作用で、砥粒衝突部は局部
的に崩壊し、所謂壊食（エロージョン損傷）が発生する。
そして、ノズル４を徐々に前進（上昇）させ、ノズル４と砥粒衝突部との間隔を初期設
定値のまま一定に維持しながら、壊食を深さ方向に選択的に進行させて、徐々に彫り進め
る。
この時、被穿孔物Ｗに衝突した後の砥粒や、被穿孔物Ｗの壊食屑は横孔７から吸引除去
される。
【００１６】
本発明の方法は、ガラス、金属、石材等の硬質脆性素材から成る被穿孔物Ｗや、これら
硬質脆性素材から成る多孔質の被穿孔物Ｗに対し適用可能であるが、超硬合金、サーメッ
ト、セラミックス等の硬質脆性焼結体に孔を設ける場合は、先ず原料粉体を成形し、該成
形体が完全緻密化しない程度の温度（例えば、５００〜１０００℃）で仮焼し、この仮焼
体を被穿孔物Ｗとして、上記方法により穿孔し、その後穿孔体を非加工部の原料粉体同士
が完全焼結する温度（例えば、１２００〜１６００℃）で本焼する様にすれば良い。
又、砥粒を原料粉体と同組成のものにしても良く、砥粒の粒径としては２〜１０μｍが
望ましく、キャリアガスは乾燥空気、窒素ガス、ヘリウムガス等で良い。
【００１７】
以下、実施例に基づき、本発明について更に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１８】
図２〜５に示す様に、実施例１の穿孔装置にあっては、テーブル１の天板２は、天板本
体９と砥粒回収具10とから成る。
天板本体９は、その中央に大径縦孔11と小径縦孔12を上下に連接して縦孔３と成し、上
面には凹溝13を設け、該凹溝13の先端を大径縦孔11に連続させると共に、後端を天板本体
９の側面まで延設している。
砥粒回収具10は、砥粒回収室14の側面に砥粒排出パイプ15を突設し、砥粒回収室14の上
下面にノズル４の挿通孔16、16a を設け、下面側の挿通孔16a の周囲にはシーリング部材
17を設けている。
そして、天板本体９の大径縦孔11に砥粒回収具10の砥粒回収室14を、天板本体９の凹溝
13に砥粒回収具10の砥粒排出パイプ15を嵌設している。（この様に、実施例１の穿孔装置
にあっては、砥粒排出パイプ15が横孔７となる。）
【００１９】
尚、図示しないが、砥粒回収具10の砥粒回収室14と砥粒排出パイプ15を別体とし、一方
天板本体９の大径縦孔11に横孔７を連接し、該横孔７の後端を天板本体９の側面に開口さ
せ、該開口から砥粒排出パイプ15を挿入し、砥粒排出パイプ15の先端と砥粒回収室14の側
面を螺合させても良い。
【００２０】
ノズル４は、その先端を上向きにして、小径縦孔11、砥粒回収室14の挿通孔16、16a を
挿通させて配置され、ノズル４の後部には砥粒の高圧送出装置５と、ノズル４の昇降装置
６が接続されている。
昇降装置６は、ノズル４の受承具18にアーム19、19a 、19b を設け、この内２本のアー
ム19、19a の先端に円筒ホルダー20、20a を設け、該円筒ホルダー20、20a を天板本体９
の下面とテーブル１の基盤の間に垂設したガイド柱21、21a に外嵌している。
又、残る１本のアーム19b は、天板本体９の下面とテーブル１の基盤の間に垂設したス
クリューガイド22に円筒接続具23を介して接続され、スクリューガイド22の下端は回転駆
動装置24に接続されている。
そして、アーム19b の下部にして円筒接続具23との接合部に、ノズル４からの噴射によ
りノズル４にかかる反力を検出する反力測定装置25（例えば、ロードセル）を取付け、該
反力測定装置25には反力測定装置25からの信号を解析して、ノズル４にかかる反力を所定
の値に維持して、ノズルの昇降速度を調節する昇降速度制御装置（図示せず）を接続して
いる。
【００２１】
実施例１の装置は、砥粒噴射の反力によって、アーム19b が若干撓むことから、アーム
19b と円筒接続具23の接合部に反力測定装置25を取付ければ、アーム19b の撓み量から、
砥粒噴射るよる反力を測定することが可能である。
尚、反力測定装置25はノズル４と受承具18の間に介在させても良い。
【００２２】
実施例１の装置によれば、ガイド柱21、21a 及びスクリューガイド22によって昇降方向
が案内されるため、ノズル４の昇降は安定し、砥粒回収室14の下面側の挿通孔16a の周囲
にシーリング部材17を設けたことから、ノズル４がシーリング部材17によって、保持され
るため、ノズル４の先端は昇降時に左右に振られず位置が安定する。
又、シーリング部材17によって、砥粒回収室14の下方に回収砥粒等が漏出せず、更に砥
粒回収室14が天板本体９から着脱自在であるため、砥粒排出パイプ15から吸引されず、砥
粒回収室14内に残留した回収砥粒等の後始末が容易である。
【実施例２】
【００２３】
実施例２の穿孔装置は、ノズル４を螺旋状に形成し（図６参照）、該ノズル４の後部に
はノズル４を螺旋中心軸で回転させると共に、昇降させる回転昇降装置（図示せず）を接
続している。
【００２４】
実施例２の装置によれば、ノズル４を回転上昇させることで、ノズル４の先端が螺旋軌
道を描いて移動するため、被穿孔物Ｗに螺旋状の孔が空けられる。
【００２５】
尚、本発明の穿孔装置は、上記の通り、基本的には被穿孔物Ｗに孔を穿つためのもので
あるが、ノズル４に対向させた被加工物を移動又は回転させて、被加工物に凹溝を設ける
ことも可能で、例えば切削工具の切れ刃にチップブレーカー（ニックブレーカー）を設け
ることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る穿孔装置の概略図である。
【図２】穿孔装置（実施例１）の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図３の要部拡大図である。
【図５】図４の要部拡大図である。
【図６】ノズル（実施例２）の拡大図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  テーブル
２  天板
３  縦孔
４  ノズル
５  高圧送出装置
６  昇降装置
７  横孔
８  吸引装置
Ｗ  被穿孔物
17  シーリング部材
25  反力測定装置
【図１】
2005177963.tif 000003
【図２】
2005177963.tif 000004
【図３】
2005177963.tif 000005
【図４】
2005177963.tif 000006
【図５】
2005177963.tif 000007
【図６】
2005177963.tif 000008